(57)【要約】【課題】位相がずれず、かつ、持ち運びが容易な雑音遮断装置に用いることができる衣服を提供する。【解決手段】本発明に係る衣服は、被験者の生体信号の測定を妨害する外界からの雑音を遮断する衣服１１０であって、表生地１１１または裏生地１１２となる導電性の布と、前記布に取り付けられ、前記生体信号を増幅する信号処理部１２０とを備え、信号処理部１２０のＧＮＤは、前記布に電気的に接続される。また、信号処理部１２０は、衣服１１０を貫通する棒状の棒部材１２３と、棒部材１２３に嵌合した状態において、信号処理部１２０を衣服１１０に固定する固定部材１２２と、信号処理部１２０が衣服１１０に固定された状態において、前記布と電気的に接続されるＧＮＤ電極１２４とを備えてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生体信号の測定を妨害する外界からの雑音を遮断する衣服であって、
表生地または裏生地となる導電性の布と、
前記布に取り付けられ、前記生体信号を増幅する増幅手段とを備え、
前記増幅手段のＧＮＤは、前記布に電気的に接続される
ことを特徴とする衣服。
【請求項２】
前記増幅手段は、
前記衣服を貫通する棒状の棒部材と、
前記棒部材に嵌合した状態において、前記増幅手段を前記衣服に固定する固定部材と、
前記増幅手段が前記衣服に固定された状態において、前記布と電気的に接続されるＧＮＤ電極とを備える
ことを特徴とする請求項１記載の衣服。
【請求項３】
前記衣服は、
導電性の表生地と、
導電性の裏生地と、
前記表生地と前記裏生地との間に形成され、前記表生地と前記裏生地とを電気的に絶縁する絶縁生地とを備え、
前記増幅手段のＧＮＤは、前記表生地および前記裏生地の一方に接続され、
前記増幅手段の電源は、前記表生地および前記裏生地の他方に接続される
ことを特徴とする請求項１記載の衣服。
【請求項４】
前記増幅手段は、
前記衣服を貫通する棒状の第１の棒部材と、
前記第１の棒部材に嵌合した状態において、前記第１の棒部材と電気的に接続され前記増幅手段を前記衣服に固定する第１の固定部材と、
前記増幅手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および前記裏生地のうち一方と電気的に接続される第１の電極とを備え、
前記第１の固定部材は、前記増幅手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および前記裏生地のうち他方と電気的に接続され、
前記第１の棒部材および前記第１の電極のうち一方は前記増幅手段のＧＮＤ端子であり、他方は前記増幅手段の電源端子である
ことを特徴とする請求項３記載の衣服。
【請求項５】
前記増幅手段は、増幅した信号を前記表生地および前記裏生地のうち前記増幅手段の電源が接続されているほうに出力する出力手段を備える
ことを特徴とする請求項３または４記載の衣服。
【請求項６】
前記衣服は、さらに、
前記表生地および前記裏生地のうち前記増幅手段のＧＮＤが接続されているほうをＧＮＤレベルとし、前記表生地および前記裏生地のうち前記増幅手段の電源が接続されているほうに電圧を供給する給電手段を備え、
前記給電手段は、
前記衣服を貫通する棒状の第２の棒部材と、
前記第２の棒部材に嵌合した状態において、前記第２の棒部材と電気的に接続され、前記給電手段を前記衣服に固定する第２の固定部材と、
前記給電手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および裏生地のうち一方と電気的に接続される第２の電極とを備え、
前記第２の固定部材は、前記給電手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および前記裏生地のうち他方と電気的に接続され、
前記給電手段は、前記第２の棒部材および前記第２の電極のうち一方をＧＮＤレベルとし、他方に電圧を供給する
ことを特徴とする請求項４または５記載の衣服。
【請求項７】
前記増幅手段のＧＮＤは、前記裏生地に接続される
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の衣服。
【請求項８】
前記衣服は、さらに、
被験者の皮膚表面上に貼付可能な第３の電極を備え、
前記増幅手段は、前記第３の電極が受信した生体信号を増幅する
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の衣服。
【請求項９】
前記衣服は、複数の前記第３の電極と、
前記各第３の電極が受信した生体信号をそれぞれ増幅する複数の増幅手段とを備える
ことを特徴とする請求項８記載の衣服。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣服に関し、特に、被験者の生体信号の測定を妨害する外界からの雑音を遮断する衣服に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポーツ科学等の分野において、筋肉の活動状態を正確に把握するために、ＮＭＵ（Neuro Muscler Unit）の活動を測定する方法が知られている。従来のＮＭＵの測定は、針電極を筋肉に刺して測定を行っていたが、被験者に苦痛を伴うという問題がある。これに対し、複数の電極を皮膚表面上に貼付し測定を行う方法が知られている。複数の電極を皮膚表面上に貼付し測定を行う方法は、皮膚表面上に貼付した複数の電極により、複数の表面筋電位を測定する。測定した複数の表面筋電位からＮＭＵの活動を推定することができる。
【０００３】
このような被験者の皮膚表面上に電極を貼付して生体信号を測定する場合、電極の接触電気抵抗の大きさにより、商用電源由来のノイズ（雑音）など種々の外来ノイズが大きく介入してくる。これらの外来ノイズに比して脳波または筋電位などの生体信号は非常に微弱であるため、生体信号の測定におけるノイズ除去は重要である。
【０００４】
従来の生体信号の計測におけるノイズ対策としては、フィルタを使用する方法およびシールドルームを使用する方法（例えば、特許文献１参照。）がある。
【特許文献１】特開２００１−１９６７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フィルタを使用した場合には、計測した生体信号の位相がずれてしまう。具体的には、商用電源由来のノイズ（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の除去にノッチフィルタが用いられる。ノッチフィルタは、除去周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の前後で測定信号の位相を反転させることでノイズを除去する。計測信号の位相が反転しても被験者が力を入れている／入れていない程度の判定を行うことはできる。しかし、多数の表面筋電位を測定しＮＭＵの活動を推定する場合には、測定した表面筋電位の位相が重要となる。よって、多数の表面筋電位を測定しＮＭＵの活動を推定する場合には、測定信号の位相がずれるフィルタは用いることができない。
【０００６】
一方、シールドルームを使用する場合は、測定信号の位相のずれは生じないが、シールドルームの移動が困難であるという問題がある。また、特許文献１に記載のシールドルームのように折り畳み可能とした場合でも、持ち運びは容易ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、位相がずれず、かつ、持ち運びが容易な雑音遮断装置に用いることができる衣服を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る衣服は、被験者の生体信号の測定を妨害する外界からの雑音を遮断する衣服であって、表生地または裏生地となる導電性の布と、前記布に取り付けられ、前記生体信号を増幅する増幅手段とを備え、前記増幅手段のＧＮＤは、前記布に電気的に接続される。
【０００９】
この構成によれば、被験者が脱着可能な衣服の表生地または裏生地となる導電性の布に、増幅手段のＧＮＤが接続される。これにより、被験者の皮膚表面上に貼付した電極等から生体信号を測定する場合、導電性の布がシールドの役割をはたし雑音を遮断することができる。また、本発明に係る衣服は、被験者が脱着可能であり持ち運びを容易に行うことができる。また、本発明に係る衣服は、測定した生体信号の位相がずれるフィルタを用いないので、測定した生体信号の位相がずれることはない。
【００１０】
また、前記増幅手段は、前記衣服を貫通する棒状の棒部材と、前記棒部材に嵌合した状態において、前記増幅手段を前記衣服に固定する固定部材と、前記増幅手段が前記衣服に固定された状態において、前記布と電気的に接続されるＧＮＤ電極とを備えてもよい。
【００１１】
この構成によれば、棒部材を衣服に突き刺し、逆方向（衣服の表面から棒部材を突き刺した場合の衣服の裏面側）から固定部材を嵌合することで、容易に増幅手段を衣服に装着することができる。また、導電性の布とＧＮＤ電極を容易に電気的に接続することができる。よって、測定する生体信号の種類に応じ、容易に使用する増幅手段の個数または種別を変更することができる。
【００１２】
また、前記衣服は、導電性の表生地と、導電性の裏生地と、前記表生地と前記裏生地との間に形成され、前記表生地と前記裏生地とを電気的に絶縁する絶縁生地とを備え、前記増幅手段のＧＮＤは、前記表生地および前記裏生地の一方に接続され、前記増幅手段の電源は、前記表生地および前記裏生地の他方に接続されてもよい。
【００１３】
この構成によれば、表生地および裏生地の一方をＧＮＤとして用い、他方を電源に用いることができる。これにより、複数の増幅手段または種々の機能を有する処理部を衣服に装着して使用する場合において、複数の増幅手段または種々の機能を有する処理部の電源およびＧＮＤを衣服の表生地および裏生地から供給することができる。よって、本発明に係る衣服は、各増幅手段等に個別に電源を供給する配線等が不要であり、表生地および裏生地に電圧を供給するだけでよく、配線数等を削減することができる。
【００１４】
また、前記増幅手段は、前記衣服を貫通する棒状の第１の棒部材と、前記第１の棒部材に嵌合した状態において、前記第１の棒部材と電気的に接続され前記増幅手段を前記衣服に固定する第１の固定部材と、前記増幅手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および前記裏生地のうち一方と電気的に接続される第１の電極とを備え、前記第１の固定部材は、前記増幅手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および前記裏生地のうち他方と電気的に接続され、前記第１の棒部材および前記第１の電極のうち一方は前記増幅手段のＧＮＤ端子であり、他方は前記増幅手段の電源端子であってもよい。
【００１５】
この構成によれば、第１の棒部材を衣服に突き刺し、逆方向（衣服の表面から第１の棒部材を突き刺した場合の衣服の裏面側）から第１の固定部材を嵌合することで、容易に増幅手段を衣服に装着することができる。また、衣服の表生地および裏生地に増幅手段のＧＮＤおよび電源を接続することができる。よって、測定する生体信号の種類に応じ、容易に使用する増幅手段の個数または種別を変更することができる。
【００１６】
また、前記増幅手段は、増幅した信号を前記表生地および前記裏生地のうち前記増幅手段の電源が接続されているほうに出力する出力手段を備えてもよい。
【００１７】
この構成によれば、増幅手段が出力する信号を伝送する経路を電源電圧が供給される表生地または裏生地と共有することができる。よって、生体信号の測定時における配線数等を削減することができる。
【００１８】
また、前記衣服は、さらに、前記表生地および前記裏生地のうち前記増幅手段のＧＮＤが接続されているほうをＧＮＤレベルとし、前記表生地および前記裏生地のうち前記増幅手段の電源が接続されているほうに電圧を供給する給電手段を備え、前記給電手段は、前記衣服を貫通する棒状の第２の棒部材と、前記第２の棒部材に嵌合した状態において、前記第２の棒部材と電気的に接続され、前記給電手段を前記衣服に固定する第２の固定部材と、前記給電手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および裏生地のうち一方と電気的に接続される第２の電極とを備え、前記第２の固定部材は、前記給電手段が前記衣服に固定された状態において、前記表生地および前記裏生地のうち他方と電気的に接続され、前記給電手段は、前記第２の棒部材および前記第２の電極のうち一方をＧＮＤレベルとし、他方に電圧を供給してもよい。
【００１９】
この構成によれば、衣服に容易に取り外しできる給電手段により、表生地と裏生地との間に、増幅手段の電源電圧を供給することができる。これにより、外部から電源電圧を供給する必要がないので、外部と衣服との配線を削減することができる。また、電源を供給する配線がなくなることで、被験者は、導電性衣服を着用し生体信号を測定する時、容易に身体を動かすことが可能となる。
【００２０】
また、前記増幅手段のＧＮＤは、前記裏生地に接続されてもよい。
【００２１】
この構成によれば、衣服の内側の裏生地をＧＮＤとする。これにより、表生地に印加される電源および出力信号に起因するノイズを遮断することができる。よって、高い雑音遮断効果を実現することができる。
【００２２】
また、前記衣服は、さらに、被験者の皮膚表面上に貼付可能な第３の電極を備え、前記増幅手段は、前記第３の電極が受信した生体信号を増幅してもよい。
【００２３】
この構成によれば、被験者の皮膚表面上に貼付した第３の電極より被験者の生体信号を受信し、増幅することができる。
【００２４】
また、前記衣服は、複数の前記第３の電極と、前記各第３の電極が受信した生体信号をそれぞれ増幅する複数の増幅手段とを備えてもよい。
【００２５】
この構成によれば、複数の第３の電極により、第３の電極の位置を変更することなく複数の位置の生体信号を測定することができる。また、複数の位置の生体信号を同時に測定することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、位相がずれず、かつ、持ち運びが容易な雑音遮断装置に用いることができる衣服を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明に係る雑音遮断装置の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１)
本実施の形態に係る雑音遮断装置は、生体信号の測定において、被験者が雑音遮断効果を有する衣服を着用し、測定箇所を衣服で覆う。また、衣服に取り付けられた信号処理部により測定した生体信号の増幅等を行う。
【００２９】
まず、本実施の形態に係る雑音遮断装置の構成を説明する。
【００３０】
図１は、本実施の形態に係る雑音遮断装置の構成を模式的に示す外観図である。
【００３１】
図１に示す雑音遮断装置１００は、被験者の筋電位信号を測定する。また、雑音遮断装置１００は、筋電位信号の測定を妨害する外部からの雑音(ノイズ)を遮断する。雑音遮断装置１００は、導電性衣服１１０と、信号処理部１２０および１５０と、電極１３０および１６０と、配線１４０および１７０と、給電部１８０とを備える。
【００３２】
導電性衣服１１０は、絶縁性の布を介して表生地および裏生地となる導電性の布を有する被験者が奪着可能な衣服である。
【００３３】
信号処理部１２０および１５０は、導電性衣服１１０に取り外し可能であり、被験者の筋電位信号の測定時には、導電性衣服１１０に取り付けられる。信号処理部１２０および１５０は、測定した筋電位信号の処理を行う。また、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤは、導電性衣服１１０の裏生地である裏面（内側）の導電性の布１１２と接続され、電源および信号出力端子は、導電性衣服１１０の表生地である表面（外側）の導電性の布１１１と接続される。
【００３４】
電極１３０および１６０は、被験者の筋電位信号を受信する電極である。電極１３０および１６０は、例えば、被験者の皮膚表面上に貼付可能な平面形状の電極である。
【００３５】
配線１４０は、電極１３０と信号処理部１２０とを電気的に接続する。配線１７０は、電極１６０と信号処理部１５０とを電気的に接続する。
【００３６】
給電部１８０は、導電性衣服１１０の裏面（内側）の導電性の布１１２をＧＮＤレベルとし、導電性衣服１１０の表面（外側）の導電性の布１１１に電圧を供給するバッテリー等である。
【００３７】
図２は、被験者２００に対する電極１３０および１６０の装着例を示す図である。
【００３８】
電極１３０および１６０は、被験者の皮膚表面上に貼付される。例えば、被験者の上腕部の筋電位信号を測定する場合には、図２に示すように電極１３０および１６０が被験者の上腕部の皮膚表面上に貼付される。なお、図１および図２において説明の簡略化のため電極および信号処理部の数は２としているが、２以上であってもよい。また、電極および信号処理部の数は１であってもよい。
【００３９】
図３は、信号処理部１２０の構成を模式的に示す斜視図である。なお、信号処理部１５０も図３と同様の構成である。
【００４０】
図３に示すように、信号処理部１２０は、基板上に実装された信号処理回路１２１と、導電性衣服１１０を貫通する棒状の棒部材１２３と、棒部材１２３に取り外し可能な固定部材１２４とを備える。例えば、信号処理部１２１は、数ｃｍ角の基板上に形成される。
【００４１】
図４は、信号処理部１２０を導線性衣服１１０に装着した状態における信号処理部１２０および導線性衣服１１０の断面構造を模式的に示す図である。
【００４２】
図４に示すように、導電性衣服１１０は、表面（外側）の導電性の布１１１と、裏面（内側）の導電性の布１１２と、導電性の布１１１と導電性の布１１２との間に形成される絶縁性の布１１３とを備える。例えば、導電性の布１１１は、導電性衣服１１０の表面の全面に形成され、導電性の布１１２は、導電性衣服１１０の裏面の全面に形成される。また、信号処理部１２０は、信号処理回路１２１と、固定部材１２２と、棒部材１２３と、電極１２４とを備える。
【００４３】
電極１２４は、信号処理部１２０のＧＮＤ電極であり、信号処理回路１２１の裏面に形成される。電極１２４は、信号処理部１２０を導電性衣服１１０に装着した状態において、導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２と接触し、電気的に接続される。
【００４４】
棒部材１２３は、信号処理部１２０の電源および信号処理部１２０が処理した信号が出力される。信号処理部１２０は、棒部材１２３を導電性衣服１１０の裏面から差し込み、貫通させ、表面側から固定部材１２２で固定することで、導電性衣服１１０に装着される。固定部材１２２を棒部材１２３に固定した状態において、固定部材１２２と棒部材１２３とは電気的に接続される。例えば、棒部材１２３と固定部材１２２との接続方法は、固定部材１２２を棒部材１２３に嵌め込む方法、または、棒部材１２３を雄ネジとし固定部材１２２を雌ネジとする方法を用いることができる。また、固定部材１２２は、導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１と接触し、電気的に接続される。すなわち、信号処理部１２０の電源および信号出力端子は、導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１と電気的に接続される。また、導電性衣服１１０に信号処理部１２０を装着した状態において、棒部材１２３と導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２は、電気的に絶縁されている。例えば、棒部材１２３の先端部分（固定部材１２２と接続される部分）以外を、絶縁体で覆うことで、棒部材１２３と導電性の布１１２とを電気的に絶縁することができる。なお、信号処理部１５０および給電部１８０も、信号処理部１２０と同様の手段により導電性衣服１２０に装着される。
【００４５】
このように、信号処理部１２０、１５０および給電部１８０は、導電性衣服１１０の裏面側から棒状部材１２３を差し込み、導電性衣服１１０の表面側から固定部材１２２で固定することで、容易に導電性衣服１１０に装着することができる。また、信号処理部１２０、１５０および給電部１８０は、導電性衣服１１０から容易に取外すことができる。よって、被験者に対する筋電位信号の測定条件に応じ、信号処理部の個数および種別を容易に変更することができる。
【００４６】
図５は、被験者２００が導電性衣服１１０を装着し、筋電位信号を測定する状態を模式的に示す図である。図５に示すように被験者２００は、導電性衣服１１０を着用した状態で、筋電位信号の測定が行われる。導電性衣服１１０は、被験者の皮膚表面に貼付された電極１３０、１６０、配線１４０および１７０を覆い、電極１３０、１６０、配線１４０および１７０に対する外部からのノイズ（雑音）を除去する効果がある。よって、被験者２００が導電性衣服１１０を着用することで、筋電位信号の測定におけるノイズの影響を低減することができる。また、被験者２００は、導電性衣服１１０を着用した状態で、任意に身体を動かすことができる。さらに、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００は、従来のノイズを除去するためのシールドルームに比べ、持ち運びが容易である。
【００４７】
次に、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００の動作を説明する。
【００４８】
図６は、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００の機能ブロック構成を模式的に示す図である。なお、図６において、説明の簡略化のため信号処理部１５０は図示していないが、信号処理部１２０と同様の構成である。
【００４９】
給電部１８０は、電源１８１と、スイッチ１８２とを備える。
【００５０】
電源１８１は、導電性の布１１２をＧＮＤレベルとし、ＤＣ電圧を導電性の布１１１に供給する。
【００５１】
スイッチ１８２は、電源１８１と導電性の布１１１との間に形成される。スイッチ１８２は、信号処理部１２０が信号を出力しない間はＯＮし、信号処理部１２０が信号を出力する間はＯＦＦとなる。すなわち、信号処理部１２０が信号を出力していない間は、給電部１８０は、導電性の布１１１にＤＣ電圧を供給し容量Ｃ１を充電する。また、信号処理部１２０が信号を出力している間は、給電部１８０は、導電性の布１１１にＤＣ電圧を供給しない。
【００５２】
信号処理部１２０は、処理部３００と、ダイオードＤ１と、容量Ｃ２とを備える。
【００５３】
容量Ｃ２は、ノード４００と、導電性の布１１２（ＧＮＤ）との間に接続される。
【００５４】
ダイオードＤ１は、導電性の布１１１と、処理部３００の電源端子に接続されるノード４００との間に接続される。処理部１２０が信号を出力していない間は、給電部１８０により導電性の布１１１に供給された電圧は、ダイオードＤ１を介してノード４００に供給される。また、容量Ｃ２に電荷が蓄えられる。信号処理部１２０が導電性の布１１１にＬレベルの信号を出力している間は、ダイオードＤ１により容量Ｃ２に蓄えられた電荷は、導電性の布１１１に抜けない。よって、ノード４００の電圧レベルは保持される。これにより、信号処理部１２０が導電性の布１１１にＬレベルの信号を出力している間も、処理部３００に電源電圧が供給される。
【００５５】
処理部３００は、電源端子にノード４００が接続され、ＧＮＤ端子に導電性の布１１２が接続される。
【００５６】
図７は、処理部３００の構成を示すブロック図である。図７に示すように、処理部３００は、増幅部３１０と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換部３２０と、Ｐ／Ｓ（Ｐａｒａｌｌｅｌ／Ｓｅｒｉａｌ）変換部３３０と、出力部３４０と、電源供給部３５０とを備える。
【００５７】
増幅部３１０は、電極１３０において検出された筋電位信号を増幅する。
【００５８】
Ａ／Ｄ変換部３２０は、増幅部３１０により増幅されたアナログ信号をディジタル信号に変換する。例えば、Ａ／Ｄ変換部３２０は、アナログ信号を８ビット並列のディジタル信号に変換する。
【００５９】
Ｐ／Ｓ変換部３３０は、Ａ／Ｄ変換部が変換した８ビットの並列信号を直列信号に変換する。
【００６０】
出力部３４０は、Ｐ／Ｓ変換部３３０が変換した直列信号を導電性の布１１１に出力する。例えば、出力部３４０は、Ｌレベルの信号またはＨｉ−Ｚ出力を行う。信号処理部１２０が信号を出力する直前まで、給電部１８０のスイッチ１８２はＯＮしており、容量Ｃ１にＨレベルの電圧が充電される。信号処理部１２０がＬレベルの信号を出力する場合には、出力部３４０は、容量Ｃ１に充電されている電圧をＧＮＤに引き抜くことで導電性の布１１１の信号レベルをＬレベルにする。また、信号処理部１２０がＨレベルの信号を出力する場合には、出力部３４０は出力をＨｉ−Ｚとすることで、導電性の布１１１の信号レベルはＨレベルを保持する。このように、出力部３４０は、Ｌレベルの信号またはＨｉ−Ｚ出力を行うことで、導電性の布１１１の信号レベルの制御を行う。これにより、出力部３４０は、Ｈレベルの信号を導電性の布１１１に出力する場合と比べ、大きな電力を必要としない。よって、信号の出力時（導電性の布１１１に電圧が供給されていない時）であっても、容量Ｃ２に充電された電荷により、処理部３００を動作させることができる。
【００６１】
電源供給部３５０は、ノード４００の電圧を入力として、増幅部３１０、Ａ／Ｄ変換部３２０、Ｐ／Ｓ変換部３３０および出力部３４０に電源電圧を供給する。
【００６２】
以上より、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００は、電極１３０および１６０で受信した筋電位信号を信号処理部１２０および１５０で増幅および変換し、導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１に出力することができる。また、信号処理部１２０および１５０は、給電部１８０により導電性の布１１１に供給された電圧を電源電圧として動作することができる。これにより、信号処理部１２０および１５０に電源電圧を供給する配線を個別に必要としない。また、信号処理部１２０が処理した信号の出力用の配線を個別に必要としない。よって、雑音遮断装置１００の配線数を削減することができる。これにより、被験者２００に電極１３０および１６０を貼付した状態でも、被験者２００は容易に導電性衣服１１０を脱着することができる。また、被験者２００は、導電性衣服１１０を着用した状態で容易に身体を動かすことができる。
【００６３】
なお、導電性の布１１１に出力された信号は、有線で外部装置に送信することが可能である。または、信号処理部１２０等と同形状の導電性衣服１１０に装着可能な無線送信機能を有する無線送信部を用いることで、導電性の布１１１に出力された信号を外部装置に無線で送信することが可能である。
【００６４】
また、上記説明において、導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１を電源および信号伝送に用い、導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２をＧＮＤに用いているが、導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１をＧＮＤに用い、導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２を電源および信号伝送に用いてもよい。また、上記説明において、信号処理部１２０および１５０は、導電性衣服１１０の裏面から棒部材１２３を差し込み導電性衣服１１０に固定しているが、導電性衣服１１０の表面から棒部材１２３を差し込んでもよい。さらに、上記説明において、電極１２４をＧＮＤ端子とし、固定部材１２２を電源端子および信号出力端子としているが、電極１２４を電源端子および信号出力端子とし、固定部材１２２をＧＮＤ端子としてもよい。
【００６５】
また、上記説明において、信号処理部１２０および１５０は、個別の処理部として導電性衣服１１０に装着されているが、１つの信号処理部が被験者の皮膚表面上に貼付する複数の電極を備え、複数の信号の処理（増幅および変換等）を行ってもよい。
【００６６】
また、上記説明において、導電性衣服１１０には、信号処理部１２０、１５０および給電部１８０のみが装着されているが、信号処理部１２０等と同形状の様々な機能を有する処理部を装着してもよい。例えば、導電性衣服１１０に、外部機器（パーソナルコンピュータ等）との信号の入出力を制御する入出力部、無線送信機能を有する無線送信部、無線受信機能を有する無線受信部、信号処理部１２０および１５０が出力する信号等を記憶する記憶部、信号処理部１２０および１５０が出力する信号等を処理する処理部、信号処理部１２０および１５０等の導電性衣服１１０に装着されている各処理部を制御する制御部、および、筋電位の測定結果または測定状態（例えば、測定中にはＬＥＤが点灯する等）の表示を行う表示部等を装着してもよい。さらに、上述した複数の機能のうち２以上の機能を有する処理部を装着してもよい。
【００６７】
また、上記説明において、電極１３０および１６０は、被験者２００の皮膚表面上に貼付する電極としたが、被験者の筋肉に差し込む針状の電極であってもよい。
【００６８】
また、上記説明において、導電性の布１１１は、導電性衣服１１０の表面の全面に形成され、導電性の布１１２は、導電性衣服１１０の裏面の全面に形成されるとしたが、導電性の布１１１は、導電性衣服１１０の表面の一部に形成され、導電性の布１１２は、導電性衣服１１０の裏面の一部に形成されてもよい。例えば、図２に示すように被験者の上腕部の筋電位信号を測定する場合には、導電性衣服１１０の被験者の上腕部を覆う部分にのみ導電性の布１１１および１１２を形成してもよい。
【００６９】
また、上記説明において、導電性衣服１１０は、図１に示すように、長袖の上着であるが、これに限定されるものではない。例えば、導電性衣服１１０は、半袖の上着であってもよい。また、下半身の筋電位信号等を測定する場合には、導電性衣服１１０は、ズボンまたはスカート状等であってもよい。
【００７０】
次に、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００の効果を証明する実験結果について説明する。
【００７１】
実験条件を以下に示す。被験者２００の前腕橈側部にＡｇ／ＡｇＣｌ電極１３０および１６０をペーストを介して２箇所に貼り付け、被験者２００が導電性衣服１１０を着用した状態で、筋電位信号の測定を行なった。信号処理部１２０および１５０のＧＮＤは、導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続し、信号処理部１２０および１５０の電源および出力信号は、導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１に接続した。信号処理部１２０および１５０の増幅部３１０は、カットオフ周波数が５Ｈｚの１次パッシブＨＰＦ（High Pass Filter）と、カットオフ周波数が１０００Ｈｚの１次パッシブＬＰＦ(Low Pass Filter)と、差動増幅器を用いた非反転最大１０００倍の増幅回路とから構成した。Ａ／Ｄ変換部３２０は、２ｋＨｚでＡ／Ｄ変換を行い、出力部３４０が出力した信号をＰＣ（パーソナルコンピュータ）に記録した。
【００７２】
図８は、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２と接続せずに開放し、被験者２００が力を入れていない状態（以下、「安静時」と称す。）における筋電位信号の測定波形を示す図である。ここで、ＧＮＤを開放したとは、信号処理部１２０および１５０の電源およびＧＮＤを外部のバッテリーから供給し、導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２と、信号処理部１２０、１５０およびバッテリーのＧＮＤとが接続されていない状態を意味する。図８に示すように、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを開放した場合には、基本周波数を５０Ｈｚとする商用電源に起因するノイズが測定信号に混入する。
【００７３】
図９は、従来のシールドルームを用いた場合の筋電位信号の測定波形を示す図である。図９の期間Ｔ１は、安静時の筋電位信号の測定波形であり、期間Ｔ２は、被験者２００が力を入れた状態（以下、「筋活動時」と称す。）における筋電位信号の測定波形である。図９に示すように、従来のシールドルームを用いることで、基本周波数を５０Ｈｚとする商用電源に起因するノイズは遮断され、安静時（期間Ｔ１）には筋電位信号は変動せず、筋活動時（期間Ｔ２）には筋活動に応じた変動を有する筋電位信号が測定される。
【００７４】
図１０は、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００を用いた場合の、安静時の筋電位信号の測定波形を示す図である。図１０に示すように、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００を用いることで、図９の期間Ｔ１に示す従来のシールドルームを用いた場合と同様に、基本周波数を５０Ｈｚとする商用電源に起因するノイズは遮断されることが分かる。また、安静時において筋電位信号が変動しない状態を測定することができる。
【００７５】
図１１は、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００を用いた場合の、筋活動時の筋電位信号の測定波形を示す図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００を用いることで、図９の期間Ｔ２に示す従来のシールドルームを用いた場合と同様に、基本周波数を５０Ｈｚとする商用電源に起因するノイズは遮断されることが分かる。また、筋活動時において筋活動に応じた筋電位信号の変動を測定することができる。
【００７６】
以上より、本実施の形態に係る雑音遮断装置１００は、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続することで、筋電位信号の測定における外界からの雑音を遮断することができる。また、本実施の形態に係る雑音遮断装置は、従来のシールドルームと同等の雑音遮断効果を実現することができる。
【００７７】
また、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続し、信号処理部１２０および１５０の電源を導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１からでなく外部より供給し同様の測定を行った。信号処理部１２０および１５０の電源を外部から供給した場合にも、図１０および図１１と同様の測定結果が得られた。すなわち、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続することで、外界からの雑音を遮断する効果が得られることが分かる。
【００７８】
また、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１に接続し、信号処理部１２０および１５０の電源および出力信号を導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続し、同様の測定を行った。信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１に接続し、信号処理部１２０および１５０の電源および出力信号を導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続した場合においても、図１０および図１１と同様の筋電位信号が測定された。しかしながら、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１に接続し、信号処理部１２０および１５０の電源および出力信号を導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続した場合には、裏面の導電性の布１１２の電圧レベルの変動に起因するノイズが測定波形に混入することが確認された。
【００７９】
図１２は、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１に接続した場合の、筋電活動時における筋電位信号の測定波形のスペクトラムを示す図である。図１２に示すように、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の表面の導電性の布１１１に接続した場合には、裏面の導電性の布１１２の電圧レベルの変動に起因する約３７５Ｈｚのノイズ５００が測定波形に混入する。図１３は、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続した場合の、筋電活動時における筋電位信号の測定波形のスペクトラムを示す図である。図１３に示すように、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続した場合には、図１２に示すノイズ５００と同様のノイズは、測定波形に混入しない。すなわち、よりノイズを削減するためには、導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２を信号処理部１２０および１５０のＧＮＤと接続するほうが好ましいといえる。さらに、導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に信号処理部１２０および１５０が処理した信号を出力し、外部とのデータ通信を行う場合には、データ通信における通信レートに依存したノイズが、筋電位信号の測定波形に混入する。一方、信号処理部１２０および１５０のＧＮＤを導電性衣服１１０の裏面の導電性の布１１２に接続し、表面の導電性の布１１１をデータ通信に用いることで、データ通信における通信レートに依存したノイズを遮断し、筋電位信号の測定波形に対するノイズの影響を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、筋電位信号測定等の生体信号の測定を妨害する外界からの雑音を遮断する衣服に適用でき、特に、スポーツ科学、生物物理学、在宅医療等における生体情報計測システムに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本実施の形態に係る雑音遮断装置の構成を示す外観図である。
【図２】筋電位信号測定時における電極の装着例を示す図である。
【図３】信号処理部の構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】信号処理部を導電性衣服に装着した状態における信号処理部および導電性衣服の断面構造を示す図である。
【図５】本実施の形態に係る雑音遮断装置による筋電位信号測定時の状態の一例を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る雑音遮断装置の機能ブロック構成を示す図である。
【図７】処理部３００の構成を示すブロック図である。
【図８】信号処理部のＧＮＤを開放した状態における筋電位信号の測定波形を示す図である。
【図９】従来のシールドルームを用いた場合の筋電位信号の測定波形を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係る雑音遮断装置による安静時における筋電位信号の測定波形を示す図である。
【図１１】本実施の形態に係る雑音遮断装置による筋活動時における筋電位信号の測定波形を示す図である。
【図１２】信号処理部のＧＮＤを導電性衣服の表面の導電性の布に接続した場合の、測定波形のスペクトラムを示す図である。
【図１３】信号処理部のＧＮＤを導電性衣服の裏面の導電性の布に接続した場合の、測定波形のスペクトラムを示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  雑音遮断装置
１１０  導電性衣服
１１１、１１２  導電性の布
１１３  絶縁の布
１２０、１５０  信号処理部
１２１  信号処理回路
１２２  固定部材
１２３  棒部材
１２４  電極
１３０、１６０  電極
１４０、１７０  配線
１８０  給電部
１８１  電源
１８２  スイッチ
２００  被験者
３００  処理部
３１０  増幅部
３２０  Ａ／Ｄ変換部
３３０  Ｐ／Ｓ変換部
３４０  出力部
３５０  電源供給部
Ｃ１、Ｃ２  容量
Ｄ１  ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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